加來道雄《2100科技大未來》:兩種新類型文明——「熵節約」與「熵浪費」

加來道雄《2100科技大未來》:兩種新類型文明——「熵節約」與「熵浪費」
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我們想讓你知道的是

從我們現在的零型文明,轉移到未來的第一型文明,可能是歷史上最大的轉移。它將決定我們到底是要繼續興盛繁榮,還是要因愚昧而毀滅。

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文:加來道雄(Michio Kaku)

近年來,另一個令人關心的議題浮現:污染和廢棄物。能量和資訊已不足以為文明分級。事實上,文明消耗的能量越多,以及它輸出的資訊越多,就會製造越多的污染和廢棄物。這不是一個學術性問題,因為第一型或第二型文明的廢棄物就可能足以毀掉它本身。

舉例來說。一個第二型文明會消耗一個恆星所產生的能量。假設它引擎的效能是百分之五十,那表示它所製造的半數廢棄物是熱量形式。這是潛在的災難,因為它意味著這個行星的溫度會一直升高,直至它熔化。想像數十億個這樣的燃煤發電廠,吐出巨量的熱量和氣體,使得星球的溫度增高到生命無法存活。

事實上,戴森曾試圖透過搜尋主要是散發紅外線輻射,而非X光或可見光的物體,去發現外太空的第二型文明。這是因為第二型文明無可避免地會製造足夠的廢棄熱量,以致它會散發紅外線輻射——即使它要創造一個球體去隱藏,不讓窺探的眼睛看到也不可能。因而,他建議天文學家搜尋主要是製造紅外線光的星球系統。(不過,目前尚無發現。)

但這也引發我們關心到,任何文明放任其能量增加到失控,將會演變成自殺。因而,我們認為能量和資訊不足以確保文明在向上升級時存活。我們需要新的量表,一個將效能、廢棄熱量和污染列入考慮的量表。有一個有考慮到這些的新量表,是建立在另一個被稱為「熵」的觀念。

以「熵」為文明分級

我們想要的最理想狀況是:做得漂亮,只要能量和資訊成長的文明,而不至於使地球變熱,令人難以忍受,或廢棄物氾濫。

這一點在迪士尼電影《機器人瓦力》(Wall-E)中有精彩的描述。在那遙遠的未來,地球實在被污染又剝蝕得不像話,我們乾脆把混亂拋在身後,踏上奢華的大飛船在外太空漂浮,過著自我耽溺的生活。

熱力學定律在這裡變得很重要。熱力學第一定律只是說,你不可能憑空得到某件東西,如:沒有免費的午餐。換句話說,宇宙的總物質和能量是個常數。但如同我們在第三章所說,第二定律事實上最有趣,並且最終會決定一個先進文明的命運。簡單說,熱力學第二定律說,熵(指失序或混亂)的總量始終都在增加中。這意味著所有的東西必成過去,物體必將腐化、衰亡、生鏽或分解。我們不會看到熵的總量減少。例如,我們不會看到煎蛋從煎鍋跳回蛋殼中。我們不會看到糖在咖啡杯中結晶,突然不再混合而跳到你的湯匙中。這些事件如此罕見,因而英語(或任何其他語言)中沒有「混合後復原」(unmix)這樣的辭彙。

所以如果未來的文明,在上升到第二型或第三型文明過程中,盲目地製造能量,他們將會創造太多廢棄熱量,以致於他們居住的行星變成不能居住。熵(以廢棄熱量、混亂和污染的形式)將實質地毀滅他們的文明。類似地,如果他們透過砍伐整片樹林來製造資訊,產生堆積如山的廢棄紙張,文明將會埋葬在他們的資訊垃圾中。

因此,我將介紹另一種文明分級的量表,而這其中有兩種新類型的文明。第一種是「熵節約」(entropy conserving)文明——一種對它的垃圾用盡辦法處理,以控制過量的廢棄物和熱量的文明。當其所需能量繼續以指數成長時,它將會發現,它所消耗的能量可能改變行星環境,使生命變成不可能。先進文明所製造的混亂或熵總數將持續攀高,那是無可避免的事。但如果他們應用奈米科技和可再生能源去消除垃圾和不佳效能,則行星上地區性的熵可以降低。

第二種文明——一種「熵浪費」(entropy wasteful)文明——繼續無限制地擴充其能量消耗。最終,如果居住的行星無法居住,這個文明可能拓展到其他行星,以逃離其過量消耗。但是在外太空創造殖民地的代價,將限制其擴充能力。如果熵的成長速度快過它擴展到其他行星的速度,它將面對災難。

從主宰自然到保護自然

如同我們前面提及,在古代我們是自然之舞的被動見證者,驚奇地注視著所有周邊的神祕。今天,我們像是自然的編舞者,能夠對自然的力量作小小的調節。到了二一○○年,我們將成為自然的主宰者,能夠以念力移動物體、控制生死並前往其他星球。

但如果我們成為自然的主宰者,勢必也應當成為自然的保護者。如果讓熵無限制地增加,我們將無疑地被熱力學定律所毀滅。依據定律,第二型文明消耗幾乎與恆星等量的能量,如果不限制熵的增加,行星的表面溫度將會熱到極點。但,也有方法可以控制熵的增加。

例如,當我們去參觀博物館,看到十九世紀巨大的蒸汽機,有巨大的鍋爐和整車的煤炭。我們知道它們是多麼沒有效率,浪費能量並產生大量的熱能和污染。如果將它們與安靜、時髦的電動火車作比較,我們會發現今天對能量的運用有效率多了。如果人們的電器可以透過再生能源和小型化,增加其能量效率,則對巨大燃煤發電廠的需求可以大量降低,不再將大量的廢棄熱量和污染物吐到空中。奈米科技給我們降低廢棄熱能的機會,如果機器縮小到原子的規格,還可以更進一步。

如果室溫超導體能在本世紀被發現,那就表示能量需求會有徹底改革。廢棄熱能(以摩擦的形式)將會大量減少,增加了機器的效率。如前面提及,我們的能量消耗主體(特別是交通),是用來克服摩擦的。這就是為什麼我們要在油箱加油——雖說如果沒有摩擦,從加州到紐約幾乎不需能量。可以想像,一個先進的文明將能完成比我們想像更多的工作,而使用的能量比我們現在用的更少。這意味著,我們可以為先進文明設定一個製造熵的限制數值。

最危險的轉移

從我們現在的零型文明,轉移到未來的第一型文明,可能是歷史上最大的轉移。它將決定我們到底是要繼續興盛繁榮,還是要因愚昧而毀滅。這個轉移極度危險,因為我們從沼澤痛苦地興起時,所有的典型殘忍野性依然存在。撕開文明的外衣,我們仍可看見基本教義派、宗派主義、種族主義和不容忍異己者等等力量在作祟。人類的本性在過去十萬年來並無很大的改變,除了現在我們擁有的核子、化學和生物武器可以刷新舊紀錄。

無論如何,一旦我們轉移進入第一型文明,我們將有許多世紀去適應改變。如前面各章提及,未來的太空殖民仍將極度昂貴,所以不太可能有相當數量的人會離開地球,前往火星或小行星帶殖民。直到徹底翻新的火箭設計降低了成本,或直到太空電梯建立了,太空旅行仍將是政府和富豪的玩意兒。對地球的大部分人來說,這表示在達到第一型文明時,他們仍然留在地球。這也意味著我們還要努力好幾個世紀才能成功地發展出第一型文明所帶來的不同生活方式。

搜尋智慧

這是一個令人興奮的年代。科學和技術為我們打開許多以前只能夢想的世界。未來的科學,儘管還要面對種種的挑戰和危險,但我也看到了真正的希望。未來數十年,我們對自然還會有更多發現,比歷史上的總和還要多——而且多好幾倍。

但,也非總是如此。

想想美國最後一個偉大的科學家和政治家班傑明.富蘭克林(Benjamin Franklin)的話——他不是在預測下一個世紀,而是未來一千年。一七八○年,他以惋惜的心情寫到,人類往往跟狼群一樣互相對待,主要是因為在惡劣的世界苟活所殘存的惱人負擔。

他寫道:「未來一千年,人類可以把東西帶到多高,實在很難想像。我們也許學會除去大部分的重力,給它們絕對的浮力,使交通變得容易。農業也許減少勞工而收穫倍增。所有的疾病不是被預防就是被治癒,連老年人也不例外,而我們的壽命可以愉悅地延長,甚至超過(《聖經》中所說的)大洪水以前的人的標準。」

他是在這樣的一個時代寫作——當農夫在泥土上挖掘令人沮喪的收穫、當牛車把腐敗的產品拖到市場、當瘟疫和飢餓是生活的現實,而且只有幸運的少數人能活過四十歲時。(一七五○年在倫敦,三分之二的兒童在五歲以前死亡。)富蘭克林就是生活在這種看來沒有希望,只盼有一天能解決這些老問題的時代。另外,也如湯瑪斯.霍布斯(Thomas Hobbes)於一六五一年所寫,生命是「孤獨、貧困、齷齪、殘酷而又短暫」。

但在今天,富蘭克林的一千年還要很久才會來,他的預測已經應驗。

「理性、科學和智慧會將我們從過去的壓迫解放出來」的這個信念,在馬奎斯.孔多塞(Marquis de Condorcet)一七九五年的作品《人類心靈進步史圖像素描》(Sketch for a historical Picture of the Progress of Human)中有所呼應。其中的一些看法,是所有對未來預測的文獻中最準確的。他做了廣泛的預測,當初看來相當離經叛道,但後來都成為事實。他預測新世紀的殖民地最後會脫離歐洲,獲得自由,然後受益於來自歐洲的技術,快速進步。他預測所有的地方都會終止奴隸制度。他預測我們將不再受日常生活折磨,並有較多的休閒時間。他預測生育控制的觀念會有廣為散布的一天。

在一七九五年,這些預言似乎沒有實現的希望。

富蘭克林和孔多塞都生活在一個生命短暫、野蠻和科學才剛萌芽的時代。回顧這些預言,我們可以全心感謝科學和技術所造成的快速進步。是它們創造了足夠的物產和財富,提升了數十億人的生活,遠離過去的野蠻。回顧富蘭克林和孔多塞的世界,我們可以察覺,到目前為止的所有人類的發明中,最重要的就是科學的發明。科學已經將我們從深深的泥淖中解救,並將我們提升到眾星的門檻。

但科學並不是靜止的。如同前已提及,到了二一○○年,我們將會擁有我們所曾崇拜和害怕的神話中諸神的力量。特別是,電腦革命將會給我們用念力操控物體的能力;生物革命將給我們幾乎可以按照需求創造生命的能力,並延長我們的壽命;而奈米革命可能給我們改變物體形狀的能力,甚至從一無所有中創造出它們。所有的這些最終會將我們帶到第一型文明的創造。所以現在的這一代,是有史以來曾立足於地球上的人中最重要的一代,因為我們將決定,我們是否會到達第一型文明,還是陷入無底深淵。

但科學如同一把雙刃劍,它本身是道德中性的。劍的一邊可以砍掉貧窮、疾病和無知。但另一邊卻可以砍傷人。這支強大的劍如何運用,取決於握劍者的智慧。

如同愛因斯坦所說:「科學只能決定是什麼,而不能決定應當是什麼;超過這個範圍,價值判斷不可或缺。」科學解決某些問題,卻也創造了其他問題——但在更高層次。

在兩次世界大戰期間,我們看到了科學不完美和破壞性的一面。世界在恐怖中見證到,有了毒氣瓦斯、機關槍、對全城投擲燃燒彈和原子彈,科學可以帶來前所未見的大規模的廢墟和毀滅。二十世紀上半部的野蠻釋放的暴力,遠超乎我們的理解。

但科學已讓人類能夠重建,在戰爭的廢墟中興起,為數十億人民創造更大的和平與繁榮。所以科學的真正力量在於它使我們有能力,給我們更多的選擇。科學使我們的創新精神、創造力和永恆的人性放大,但對我們的重大缺點也是一樣。

未來的關鍵:智慧

因此,關鍵在於找到揮舞科學之劍所需的智慧。哲學家康德(Immanuel Kant)曾說,「科學是有組織的知識。智慧是有組織的人生。」我個人認為,智慧是有能力認清當前關鍵性問題,從多種觀點和角度做分析,然後選擇能達成某些高貴目標和原則來實踐。

在我們的社會中,智慧來之不易。如同艾西莫夫曾說:「現在最讓人洩氣的是,科學獲取知識快過社會獲取智慧。」智慧不像資訊,它無法由部落格和網路聊天提供。由於我們沉溺於資訊的大洋中,現在社會最珍貴的東西就是智慧。沒有智慧和洞見,我們會被拋棄,漫無目標地漂流;沒有目標,在無數資訊的新奇消逝之後只會有空虛的感覺。

但智慧從何而來?智慧有一部分來自正反雙方進行理智的、有教養的民主辯論。這個辯論往往混亂、不得體、也往往刺耳,但通過風雨雷電,浮現真知灼見。在我們的社會,這個辯論以民主的形式浮現。如同邱吉爾發現:「民主是政府的最壞形式,如果不考慮之前所試過的所有政府形式的話。」

所以,民主並不容易。你必須去實踐它。蕭伯納曾說:「民主是一種手段,它確保我們在不比我們應得的還好的條件下被管理。」

今天,網際網路的錯誤和濫用的問題都已存在,卻以民主自由之監護者的身分浮現。我們曾經閉門辯論的議題,如今在成千的網站上被詳細評論和分析。

獨裁者生活於對網路的恐懼中,深怕人民起來反抗他們時要發生什麼事。所以在今日,當網路從恐怖的工具轉變為民主的工具時,對《一九八四》的恐懼已成過去。

在辯論的雜音中或許會浮現智慧。但要增強有活力的、民主的辯論,最明確的方式就是透過教育。因為,唯有受過教育的選民,才能對會影響到我們文明的科技做出決定。最終,人們會為自己做決定,接納這個科技多遠,以及應當向哪個方向發展。但也唯有見多識廣的、有教養的選民,才能夠明智地做這些決定。

不幸的是,許多人對於未來所面臨的巨大挑戰表現出令人悲哀的無知。我們如何創造新工業以取代舊工業?我們將如何為年輕人作好準備,去面對未來的就業市場?人類的基因改良工程應當走到什麼程度?我們應如何翻新我們已經衰敗、未能正常運作的教育系統,去迎接未來的挑戰?我們如何面對全球暖化和核子擴散?

民主的關鍵是有教養、有見識的選民,可以理性、冷靜地討論今日的議題。本書的目的,就是幫忙啟動將會決定這個世紀走向的辯論。

未來的運貨列車

總之,未來有待我們去創造。沒有什麼東西不能改變。如同莎士比亞在《凱撒大帝》(Julius Caesar)中所說:「錯誤,親愛的布魯特斯(Brutus),不在我們的星空中,而在我們自己……。」或者,如同亨利.福特曾說的:「歷史或多或少胡說八道,它是傳統。我們不要傳統。我們要生活於現在,而唯一有價值的歷史,就是我們今天創造的歷史。」

所以,未來如同一列巨大的運貨火車,高速沿著軌道飛馳,奔向我們要去的地方。在這火車背後,是千千萬萬科學家的汗珠和辛勞,在他們的實驗室發明未來。你可以聽到火車的鳴笛。它說:生物科技、人工智能、奈米科技和電信。不過有些人的反應是說:「我太老了,我學不會這個玩意兒。我將只能躺下來,讓火車輾過去。」不過,年輕、有活力和雄心的人的反應則是:「讓我搭上火車!這列火車代表我的未來。它是我的命運。讓我來當司機吧!」

讓我們來期待,這個世紀的人民能明智地以熱情運用科學之劍。

為了進一步了解我們將如何生活於行星文明,如果能在二一○○年過一天,看看這些科技如何影響我們的日常生活和職業,以及我們的希望和夢想,那將會為我們帶來很多啟發。

相關書摘 ►加來道雄《2100科技大未來》:預測未來一世紀,成為神話中的諸神

書籍介紹

本文摘錄自《2100科技大未來:從現在到2100年,科技將如何改變我們的生活》,時報出版
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作者:加來道雄(Michio Kaku)
譯者:張水金

紐約時報暢銷作家、當代物理大師 加來道雄經典代表作
透過理解百年後的科技進展,我們將能在今日決定人類走向何方

  • 全球暖化將會摧毀地球?或者我們能找到為地球降溫的方法?
  • 節約能源的文明與浪費能源的文明,誰能在宇宙中活更久?
  • 《銀河飛龍》、《星際大戰》中的世界,真的代表未來的模樣嗎?
  • 從現代社會走向第一型文明,地球將發生什麼事情?人類又該如何利用其他星球的資源?
  • 若能知道未來的科技進展,我們該如何為後代做準備?

在本書中,《紐約時報》暢銷作家加來道雄訪談全世界三百位頂尖科學家,為人類的未來勾勒出一個橫跨電腦、人工智慧、醫學、奈米科技、能源、航太技術領域,深具挑戰性且讓人振奮不已的願景:

2100年,科技已進展至靠心靈控制電腦,我們就像魔術師一樣,能用念力移動物體;人類生活在充滿人工智慧的環境,隱形眼鏡可以連結全世界的網路,隨時召喚所需資料與影像;同時,汽車自動駕駛的功能已臻成熟,太陽能取代石油,電力充足無虞;隨後開發的磁力,更讓汽車、火車等交通工具能在空中行駛。

利用基因療法,科學家們可以改造身體器官並治癒遺傳性疾病,而逆轉老化、增長壽命,甚至復活絕種生物,都不再遙不可及。

至於太空旅行,雷射推進系統的火箭將取代原本燃料昂貴的火箭,加速我們訪問附近的行星;奈米技術的進步也可以打造出太空電梯,只消按下一個按鈕,就可以將人類推向數萬里外的星際。

這些令人驚訝的預言還只是冰山一角,加來道雄同時討論了情緒型機器人、反物質火箭、X射線以及新生命形式。他甚至考慮了經濟發展:如何是完美的資本主義?哪些工作能在未來保存?哪些國家將更為繁榮?

閱讀本書時,我們或許會問:為何要理解目前看似遙不可及的科技?加來道雄認為,科學是一把雙面刃,一邊可以砍去貧窮、疾病與無知,另一邊卻可能砍傷人;而該如何運用科技,取決於握劍者的智慧。因此透過預知百年的科技進展,我們可以知曉人類未來的每一種走向,並在此時此刻選擇如何締造更好的未來生活。

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Photo Credit: 時報出版

責任編輯:翁世航
核稿編輯:潘柏翰

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